JPS61248001A - グレ−デイングレンズ - Google Patents
グレ−デイングレンズInfo
- Publication number
- JPS61248001A JPS61248001A JP8881685A JP8881685A JPS61248001A JP S61248001 A JPS61248001 A JP S61248001A JP 8881685 A JP8881685 A JP 8881685A JP 8881685 A JP8881685 A JP 8881685A JP S61248001 A JPS61248001 A JP S61248001A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- diffraction grating
- grading
- grating
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は光学装置例えば光学式情報処理装置の集光レン
ズやコリメートレンズに用いられるグレーディングレン
ズに関する。
ズやコリメートレンズに用いられるグレーディングレン
ズに関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕情報信号の記録
および／または再生を行なう光学式情報処理装置におい
て最も重要な部品として、高性能の対物レンズおよびコ
リメートレンズが上げられる。これらレンズはレーザか
ら発した光ビームを微小径の平行ビームに保持したり集
束するのに必要である。従来、これらのレンズとしては
単レンズを複数枚組合せた複合レンズが用いられてきた
。しかも、これら複合レンズによっても各種のレンズ収
差を完全に零にすることは不可能であり、また高性能複
合レンズは、研磨、組立て調整が困難であるため量産が
むずかしく、従って高価である。ざらに光ピツクアップ
のように対物レンズを可動することが多く、複数枚のガ
ラスレンズを用いるものは重量が大で可動に対して不都
合となる。非球面レンズを利用することも考えられるが
、精密な面をもつレンズの量産化が難しい。
および／または再生を行なう光学式情報処理装置におい
て最も重要な部品として、高性能の対物レンズおよびコ
リメートレンズが上げられる。これらレンズはレーザか
ら発した光ビームを微小径の平行ビームに保持したり集
束するのに必要である。従来、これらのレンズとしては
単レンズを複数枚組合せた複合レンズが用いられてきた
。しかも、これら複合レンズによっても各種のレンズ収
差を完全に零にすることは不可能であり、また高性能複
合レンズは、研磨、組立て調整が困難であるため量産が
むずかしく、従って高価である。ざらに光ピツクアップ
のように対物レンズを可動することが多く、複数枚のガ
ラスレンズを用いるものは重量が大で可動に対して不都
合となる。非球面レンズを利用することも考えられるが
、精密な面をもつレンズの量産化が難しい。
このような問題を解決するため、クレーディングレンズ
を用いることが提案されている。グレーディングレンズ
は回折格子の一種で、例えばガラス基体上に同心円状で
、かつ外周にいくに従ってピッチが徐々に狭くなる不等
間隔回折格子パターンを形成したものである。この回折
格子の間隔は使用する光ビームの波長単位であり、例え
ば電子ビーム描画法や、ホログラム露光法などによって
作成することができる。また、この回折格子の断面とし
て第６図に示すような種々の形状が考えられるが、（ａ
）の矩形状レリーフ（２）や（ｂ）の正弦波状レリーフ
（３）を形成するよりも、（Ｃ）に示される鋸歯状断面
（４）をもつものの回折効率が高い。この場合グレーデ
ィングレンズ基体（１）のレリーフ（４）の深ざｈは、
使用波長をλ 、基体の屈折率を°ｎ１空気の屈折率を
ｎｇとすればｈ＝λ／（ｎ−ｎｏ）で与えられる。
を用いることが提案されている。グレーディングレンズ
は回折格子の一種で、例えばガラス基体上に同心円状で
、かつ外周にいくに従ってピッチが徐々に狭くなる不等
間隔回折格子パターンを形成したものである。この回折
格子の間隔は使用する光ビームの波長単位であり、例え
ば電子ビーム描画法や、ホログラム露光法などによって
作成することができる。また、この回折格子の断面とし
て第６図に示すような種々の形状が考えられるが、（ａ
）の矩形状レリーフ（２）や（ｂ）の正弦波状レリーフ
（３）を形成するよりも、（Ｃ）に示される鋸歯状断面
（４）をもつものの回折効率が高い。この場合グレーデ
ィングレンズ基体（１）のレリーフ（４）の深ざｈは、
使用波長をλ 、基体の屈折率を°ｎ１空気の屈折率を
ｎｇとすればｈ＝λ／（ｎ−ｎｏ）で与えられる。
ところが、このようなグレーディングレンズを実際に使
用する場合にグレーディング面の保護が重大な問題とな
る。すなわち上述したように、グレーディング面は数ミ
クロンの単位の微細な凹凸が刻まれているため、汚れや
ホコリの付着などによってその性能が大幅に劣化する。
用する場合にグレーディング面の保護が重大な問題とな
る。すなわち上述したように、グレーディング面は数ミ
クロンの単位の微細な凹凸が刻まれているため、汚れや
ホコリの付着などによってその性能が大幅に劣化する。
特に光ピツクアップヘッドの対物レンズのように光ディ
スクに直接対向し、外部に露出する部分では、グレーデ
ィング面の保護が必要となってくる。また種々の組立て
工程においても汚れ、損傷に保護膜は非常に有効である
。
スクに直接対向し、外部に露出する部分では、グレーデ
ィング面の保護が必要となってくる。また種々の組立て
工程においても汚れ、損傷に保護膜は非常に有効である
。
従来、この保護膜として、回折格子材質の屈折率より低
い屈折率ｎ１をもつ物質が用いられてきた。この場合、
回折格子のレリーフの深さｈｌはｈｌ−λ／（ｎ−ｎｌ
＞で与えられるが、ｎｉ ＞ｎｇであるため、その深さ
は保護膜がない場合に比べて大幅に深くなる。たとえば
ｎ−ｉ、ｓ、ｎ。
い屈折率ｎ１をもつ物質が用いられてきた。この場合、
回折格子のレリーフの深さｈｌはｈｌ−λ／（ｎ−ｎｌ
＞で与えられるが、ｎｉ ＞ｎｇであるため、その深さ
は保護膜がない場合に比べて大幅に深くなる。たとえば
ｎ−ｉ、ｓ、ｎ。
＝１とすれば約１〜２λでありｎｌ ＝ １．４とすれ
ば約１〜１０λとなる。一方、グレーディングレンズの
最小格子間隔は、レンズの開口数をＮＡとすればλ／Ｎ
Ａで与えられる。例えばピックアップヘッドの対物レン
ズとしてはＮＡ〜０．４５が必要であり、このとき上記
の最小ピッチは２λ程度である。その結果、ｎｌ ＝
１．４の場合には格子ピッチの数倍も深いレリーフを作
成する必要があるが、これは技術的にかなり困難である
。
ば約１〜１０λとなる。一方、グレーディングレンズの
最小格子間隔は、レンズの開口数をＮＡとすればλ／Ｎ
Ａで与えられる。例えばピックアップヘッドの対物レン
ズとしてはＮＡ〜０．４５が必要であり、このとき上記
の最小ピッチは２λ程度である。その結果、ｎｌ ＝
１．４の場合には格子ピッチの数倍も深いレリーフを作
成する必要があるが、これは技術的にかなり困難である
。
もちろん、保護膜としてより屈折率の小さい物質を選択
すれば上記の困難は緩和されるが、そのような低屈折率
物質は種類が限定され、基体への付着力など他の条件に
合致しない。逆に屈折率が１．５以上の物質は数多くあ
り、これら物質を保護膜として用いることができればそ
の方が望ましい。
すれば上記の困難は緩和されるが、そのような低屈折率
物質は種類が限定され、基体への付着力など他の条件に
合致しない。逆に屈折率が１．５以上の物質は数多くあ
り、これら物質を保護膜として用いることができればそ
の方が望ましい。
本発明は上記の点に鑑み、高屈折率物質を保護層として
用い、安価でかつ取り扱いの簡単なグレーディングレン
ズを提供することを特徴とする。
用い、安価でかつ取り扱いの簡単なグレーディングレン
ズを提供することを特徴とする。
本発明は同心円状不等間隔回折格子が刻まれたグレーデ
ィングレンズ基体の面に、グレーディングレンズよりも
屈折率の大きな物質からなる保護層を回折格子の溝の深
さ以上に厚く設けて溝の凹凸が実質的に解消するように
保護層の空気との境界面を平滑にしたものである。
ィングレンズ基体の面に、グレーディングレンズよりも
屈折率の大きな物質からなる保護層を回折格子の溝の深
さ以上に厚く設けて溝の凹凸が実質的に解消するように
保護層の空気との境界面を平滑にしたものである。
回折格子はレンズ基体側から保護層側に進行する光に対
して発散作用をもつようにパターン形成される。また、
レンズ基体、操一層および空気の屈折率をそれぞれｎｌ
、 ｎ３ 、 ｎｇ 、とするとこれらの間にｎ３
ｎｃ＞ｎＬ ｎｇが成り立つように保護層物質を選択
することにより回折格子潤の深さを浅くすることが可能
である。
して発散作用をもつようにパターン形成される。また、
レンズ基体、操一層および空気の屈折率をそれぞれｎｌ
、 ｎ３ 、 ｎｇ 、とするとこれらの間にｎ３
ｎｃ＞ｎＬ ｎｇが成り立つように保護層物質を選択
することにより回折格子潤の深さを浅くすることが可能
である。
以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第２図の実施例は本発明を光ピツクアップヘッドに適用
したものである。ヘッド（［ｌ）は半導体装置ザ（１１
）を有し、これから発したレーザ光（１２）をビームス
プリッタ（１３）、コリメートレンズ（１４）および対
物グレーディングレンズ（１５）を通して、光ディスク
（１６）上に集束投射する。光デイスク面に記録された
情報にしたがって変調された反射光はこの対物グレーデ
ィングレンズ（１５）でとらえ投射光とは逆向きにコリ
メートレンズ（１４）を通し、ビームスプリッタ（１３
）で反射した後、検出光学系（１７）で受光し信号処理
する。
したものである。ヘッド（［ｌ）は半導体装置ザ（１１
）を有し、これから発したレーザ光（１２）をビームス
プリッタ（１３）、コリメートレンズ（１４）および対
物グレーディングレンズ（１５）を通して、光ディスク
（１６）上に集束投射する。光デイスク面に記録された
情報にしたがって変調された反射光はこの対物グレーデ
ィングレンズ（１５）でとらえ投射光とは逆向きにコリ
メートレンズ（１４）を通し、ビームスプリッタ（１３
）で反射した後、検出光学系（１７）で受光し信号処理
する。
第１図に示すように、対物グレーディングレンズ（１５
）は屈折率１．５の例えばＰＨＨＡ材でなる透明のプラ
スチックのグレーディング基体（１６）をもち、その表
面に同心円状不等間隔回折格子レリーフ（１８）を刻ん
だ、グレーディング面（２Ｇ）を形成時でいる。このグ
レーディング面（２０）に屈折率２．５の例えば酸化チ
タンでなる透明保護層（１９）を蒸着する。
）は屈折率１．５の例えばＰＨＨＡ材でなる透明のプラ
スチックのグレーディング基体（１６）をもち、その表
面に同心円状不等間隔回折格子レリーフ（１８）を刻ん
だ、グレーディング面（２Ｇ）を形成時でいる。このグ
レーディング面（２０）に屈折率２．５の例えば酸化チ
タンでなる透明保護層（１９）を蒸着する。
この場合、レリーフ（１８）の溝の深さは波長８００ｎ
ｍの光に対して約０．８声である。これは保護層がない
場合に必要な深さ約１．６ｔＩ！１１の半分であり、回
折格子パターン形成が容易である。なお、保護層（１９
）をレリーフの溝を完全に埋めるように蒸着するが、空
気と境する側の表面を研磨することにより滑らかな面が
得られ、光学的性能は失なわれない。
ｍの光に対して約０．８声である。これは保護層がない
場合に必要な深さ約１．６ｔＩ！１１の半分であり、回
折格子パターン形成が容易である。なお、保護層（１９
）をレリーフの溝を完全に埋めるように蒸着するが、空
気と境する側の表面を研磨することにより滑らかな面が
得られ、光学的性能は失なわれない。
またこの保護層の上に多層の反射防止膜をさらに積層す
ることは容易である。
ることは容易である。
第３図は本発明の実施例の作用を説明するもので、第３
図（ａ）は保護層を用いないグレーディングレンズ基体
（３Ｇ）だけの集光レンズを、第３図（ｂ）は（ａ）の
基体（３Ｇ）に基体よりも高屈折率の保護層（３１）を
付けた場合の集光レンズ、第３図（Ｃ）は本発明の実施
例を示す。すなわち、（ａ）で光（３２）がグレーディ
ング面（３３）を通過した後、集束するが、（ｂ）のよ
うに同じクレーディング面（３３）に高屈折率保護層（
３１）を被着すると、光（３２）は発散してしまう。こ
のようにグレーディングレンズにおける集束、発散はグ
レーディング面の境界における屈折率差に依存するもの
であり、本実施例では（Ｃ）のようにグレーディングレ
ンズ基体（３５）のグレーディング面を保護層を設けな
い状態で発散、すなわち凹レンズ作用とし、これに保護
層（３６）を付けた状態で光（３２）を集束するように
回折格子を形成している。
図（ａ）は保護層を用いないグレーディングレンズ基体
（３Ｇ）だけの集光レンズを、第３図（ｂ）は（ａ）の
基体（３Ｇ）に基体よりも高屈折率の保護層（３１）を
付けた場合の集光レンズ、第３図（Ｃ）は本発明の実施
例を示す。すなわち、（ａ）で光（３２）がグレーディ
ング面（３３）を通過した後、集束するが、（ｂ）のよ
うに同じクレーディング面（３３）に高屈折率保護層（
３１）を被着すると、光（３２）は発散してしまう。こ
のようにグレーディングレンズにおける集束、発散はグ
レーディング面の境界における屈折率差に依存するもの
であり、本実施例では（Ｃ）のようにグレーディングレ
ンズ基体（３５）のグレーディング面を保護層を設けな
い状態で発散、すなわち凹レンズ作用とし、これに保護
層（３６）を付けた状態で光（３２）を集束するように
回折格子を形成している。
第４図は他の実施例で、片面が球面であるグレーディン
グレンズ基体（４０）上に同様の保護層（４１）を形成
したものであり、第５図は両面に回折格子が刻まれたグ
レーディングレンズ基体（５０）の両面に保護層（５１
）（５２）を形成し、一枚のレンズで集束作用を強めた
ものである。
グレンズ基体（４０）上に同様の保護層（４１）を形成
したものであり、第５図は両面に回折格子が刻まれたグ
レーディングレンズ基体（５０）の両面に保護層（５１
）（５２）を形成し、一枚のレンズで集束作用を強めた
ものである。
以上のように、本発明によれば、保護層として合成樹脂
やガラスなどでつくるグレーディング基体よりも高い屈
折率をもつ物質を使用することができるため、選択でき
る物質の種類が多い。そのため、経済性や付着力などの
他の条件も考慮して、最適な物質を使用でき、安価でか
つ耐久性のあるグレーディングレンズを作成できる。
やガラスなどでつくるグレーディング基体よりも高い屈
折率をもつ物質を使用することができるため、選択でき
る物質の種類が多い。そのため、経済性や付着力などの
他の条件も考慮して、最適な物質を使用でき、安価でか
つ耐久性のあるグレーディングレンズを作成できる。
また低屈折率保護層の場合と異なり１．前記２物貿の屈
折率差を大きくするように選ぶことができるため、回折
格子レリーフの深さを浅くすることが可能であるり、回
折格子パターン作成が容易となる。
折率差を大きくするように選ぶことができるため、回折
格子レリーフの深さを浅くすることが可能であるり、回
折格子パターン作成が容易となる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の一実施例を適用した光ピツクアップの略図、第３図
は本発明の詳細な説明する説明図、（１１）・・・・・
・半導体レーザ、 （１３）・・・・・・ビームスプリッタ、（１４）・・
・・・・コリメートレンズ、（１５）・・・・・・グレ
ーディングレンズ、（１６）・・・・・・グレーディン
グレンズ基体、（１γ）・・・・・・検出光学系、 （１８）・・・・・・同心円状不等間隔回折格子レリー
フ、（１９）・・・・・・透明保護層 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（他１名）第 １ｒＩ
Ａ 第 ２ 図 第 ３ 図
明の一実施例を適用した光ピツクアップの略図、第３図
は本発明の詳細な説明する説明図、（１１）・・・・・
・半導体レーザ、 （１３）・・・・・・ビームスプリッタ、（１４）・・
・・・・コリメートレンズ、（１５）・・・・・・グレ
ーディングレンズ、（１６）・・・・・・グレーディン
グレンズ基体、（１γ）・・・・・・検出光学系、 （１８）・・・・・・同心円状不等間隔回折格子レリー
フ、（１９）・・・・・・透明保護層 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（他１名）第 １ｒＩ
Ａ 第 ２ 図 第 ３ 図
Claims (4)
- （１）少なくとも一面に、同心円状不等間隔回折格子が
刻まれたグレーディングレンズ基体と、この回折格子と
格子面の面上に設けられレンズ基体の屈折率より高い屈
折率をもつ保護層とからなり、この保護層の厚さが前記
回折格子の溝の高さ以上であり、前記保護層の空気との
境界面が前記回折格子の溝が消えるように平滑であるこ
とを特徴とするグレーディングレンズ。 - （２）レンズ基体、保護層および空気の屈折率をそれぞ
れｎ＿Ｌ、ｎ＿Ｓ、ｎ＿Ｏとすると、これらの間にｎ＿
Ｓ−ｎ＿Ｌ＞ｎ＿Ｌ−ｎ＿Ｏが成り立つことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のグレーディングレンズ。 - （３）同心円状不等間隔回折格子がグレーディング基体
側から保護層側に進行する光に対して集束作用をもつ特
許請求の範囲第１項記載のグレーディングレンズ。 - （４）グレーディングレンズの回折格子が刻まれた面に
対向する他の面が球状面とされている特許請求の範囲第
１項記載のグレーディングレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8881685A JPS61248001A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | グレ−デイングレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8881685A JPS61248001A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | グレ−デイングレンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248001A true JPS61248001A (ja) | 1986-11-05 |
Family
ID=13953434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8881685A Pending JPS61248001A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | グレ−デイングレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61248001A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0318800A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-28 | Res Dev Corp Of Japan | 生物観察ｘ線顕微鏡用位相変調型ゾーンプレート |
| JPH0329801U (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-25 | ||
| US5585968A (en) * | 1993-12-01 | 1996-12-17 | International Business Machines Corporation | Optical elements having regions of different indices of refraction and method of fabricating the same |
| JPH11202111A (ja) * | 1998-01-14 | 1999-07-30 | Olympus Optical Co Ltd | 光学系 |
| WO2012086600A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 旭硝子株式会社 | 回折光学素子および光ヘッド装置 |
| US8870383B2 (en) | 2011-04-12 | 2014-10-28 | Panasonic Corporation | Incoherence device and optical apparatus using same |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP8881685A patent/JPS61248001A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0318800A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-28 | Res Dev Corp Of Japan | 生物観察ｘ線顕微鏡用位相変調型ゾーンプレート |
| JPH0329801U (ja) * | 1989-07-28 | 1991-03-25 | ||
| US5585968A (en) * | 1993-12-01 | 1996-12-17 | International Business Machines Corporation | Optical elements having regions of different indices of refraction and method of fabricating the same |
| US5808806A (en) * | 1993-12-01 | 1998-09-15 | International Business Machines Corporation | Optical element having regions of different refractive indices for refraction of light transmitted therethrough and wherein the regions form a refractive lens and method of fabricating the same |
| JPH11202111A (ja) * | 1998-01-14 | 1999-07-30 | Olympus Optical Co Ltd | 光学系 |
| WO2012086600A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 旭硝子株式会社 | 回折光学素子および光ヘッド装置 |
| JPWO2012086600A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-05-22 | 旭硝子株式会社 | 回折光学素子および光ヘッド装置 |
| US8870383B2 (en) | 2011-04-12 | 2014-10-28 | Panasonic Corporation | Incoherence device and optical apparatus using same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4737447A (en) | Process for producing micro Fresnel lens | |
| JP3507632B2 (ja) | 回折格子レンズ | |
| JP4697584B2 (ja) | 回折光学素子及び回折光学素子の製造方法 | |
| TWI223253B (en) | Multi-layer information recording medium and information recording and reproducing apparatus | |
| JP2006267624A (ja) | 反射防止構造を有する光学レンズ | |
| JPS61248001A (ja) | グレ−デイングレンズ | |
| JPH07235075A (ja) | 光ヘッド用回折格子とその作製方法 | |
| US5410529A (en) | Optical pickup apparatus | |
| JPS62141652A (ja) | 光ヘツド装置 | |
| JP3978821B2 (ja) | 回折素子 | |
| JP4843819B2 (ja) | 偏光素子および偏光素子を含む光学系 | |
| EP0135047B1 (en) | A method of producing a hologram lens | |
| JP2594548B2 (ja) | 偏光ビームスプリツタ | |
| JPS6034171B2 (ja) | 光学記録方式によるビデオデイスク原盤 | |
| JPH0990130A (ja) | 光ヘッド装置 | |
| JP4645938B2 (ja) | 光学部品及び光ピックアップ装置 | |
| JPS62229203A (ja) | グレ−テイングレンズ | |
| JPS58198007A (ja) | 保護膜を有する回折格子 | |
| JPS62141511A (ja) | グレ−テイングレンズ | |
| JPH02113287A (ja) | ホログラムの作製方法 | |
| JPS60243836A (ja) | 光学情報担体デイスク | |
| JPS60103307A (ja) | マイクロフレネルレンズの製造方法 | |
| JPS62234248A (ja) | 情報記録原盤の製造方法 | |
| JPH0836778A (ja) | 光ヘッド装置 | |
| JP3666410B2 (ja) | ビーム整形素子および光ヘッド装置 |